第3章第3節(jié)金屬的結晶

1、晶體晶體液體液體結晶結晶結晶結晶： 液體液體 - - 晶體晶體凝固：凝固： 液體液體 - - 固體（晶體固體（晶體 或或 非晶體）非晶體）一、結晶的概念一、結晶的概念第三節(jié)第三節(jié) 金屬的結晶金屬的結晶1 1、純金屬結晶的測定、純金屬結晶的測定條件：條件：無限緩慢冷卻無限緩慢冷卻，理論結晶溫度，理論結晶溫度T T0 0理論結晶溫度過冷度：理論結晶溫度和實際結過冷度：理論結晶溫度和實際結晶溫度之差。晶溫度之差。T= T T0 0 - T- T1 1純金屬結晶的條件就是純金屬結晶的條件就是應當有一定的過冷度應當有一定的過冷度2 2、實際金屬的結晶、實際金屬的結晶 實際金屬的冷卻曲線實際金屬的冷卻曲線

2、冷速越大，則過冷度越冷速越大，則過冷度越大大/ /小？??？二、金屬的結晶過程（二、金屬的結晶過程（動畫動畫）液態(tài)金屬液態(tài)金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結晶完全結晶形成晶核形成晶核和和晶核長大晶核長大的過程的過程視頻視頻晶核長大形式：晶核長大形式：樹枝狀晶體生長示意圖樹枝狀晶體生長示意圖 金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶冰的樹枝晶富Ni富CuCu-Ni合金的樹枝晶組織合金的樹枝晶組織金屬純度高、充分補縮才能獲得多邊形晶粒金屬純度高、充分補縮才能獲得多邊形晶粒純鐵組織純鐵組織液態(tài)金屬液態(tài)金屬形核形核晶核長大晶核長大完全結晶完全結晶（1 1）形核率

3、（）形核率（N N）（2 2）長大速度（）長大速度（GG）三、影響生核和長大的因素三、影響生核和長大的因素過冷度越大，晶粒越細小過冷度越大，晶粒越細小細化晶粒的方法：細化晶粒的方法：振動、超聲、攪拌振動、超聲、攪拌液態(tài)中高熔點粒子液態(tài)中高熔點粒子加入難熔物質，變質處理加入難熔物質，變質處理表面細晶粒層表面細晶粒層中間柱狀晶粒層中間柱狀晶粒層中心粗大等軸晶粒區(qū)中心粗大等軸晶粒區(qū)在實際生產中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄錠，鑄錠在實際生產中，液態(tài)金屬被澆注到錠模中便得到鑄錠，鑄錠( (件件) )的的組織及其存在的缺陷對其加工和使用性能有著直接的影響。組織及其存在的缺陷對其加工和使用性能有著直接的

4、影響。六、金屬鑄錠組織與缺陷六、金屬鑄錠組織與缺陷鑄錠三區(qū)鑄錠三區(qū) 表層細晶區(qū)：表層細晶區(qū)：澆注時，由于冷模壁產生很大的過冷度及非均勻形核作用，澆注時，由于冷模壁產生很大的過冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很細的等軸晶粒區(qū)。使表面形成一層很細的等軸晶粒區(qū)。 柱狀晶區(qū)：柱狀晶區(qū)：模壁溫度升高，使細晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，垂直于模模壁溫度升高，使細晶區(qū)前沿液體的過冷度減小，垂直于模 壁方向散熱最快，使已有晶體沿與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區(qū)。壁方向散熱最快，使已有晶體沿與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區(qū)。中心粗等軸晶區(qū)中心粗等軸晶區(qū): : 由于散熱速度不斷減慢，導致柱狀晶生長停止，當心部

5、由于散熱速度不斷減慢，導致柱狀晶生長停止，當心部液體全部冷至實際結晶溫度液體全部冷至實際結晶溫度T1T1以下時，在雜質作用下以非均勻形核方式形以下時，在雜質作用下以非均勻形核方式形成許多尺寸較大的等軸晶粒。成許多尺寸較大的等軸晶粒。2 2、鑄錠的缺陷、鑄錠的缺陷縮孔縮孔（4 4）偏析：鑄錠）偏析：鑄錠( (件件) )在結晶時，由于各部位在結晶時，由于各部位結晶先結晶先后順序不同后順序不同，合金中的低熔點元素偏聚于最終結晶區(qū)，合金中的低熔點元素偏聚于最終結晶區(qū)，合金中各部分化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。合金中各部分化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。（3 3）氣孔）氣孔: : 氣孔是指液態(tài)金屬中氣孔是

6、指液態(tài)金屬中溶解的氣體溶解的氣體或反應生成或反應生成的氣體在結晶時的氣體在結晶時未逸出未逸出而存留于鑄錠而存留于鑄錠( (件件) )中的氣泡。中的氣泡。（1 1）縮孔：金屬凝固時）縮孔：金屬凝固時體積收縮體積收縮的現(xiàn)象。的現(xiàn)象?？珊侠碓O計澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來進行控制?？珊侠碓O計澆鑄系統(tǒng)（加冒口）等來進行控制。常見的有常見的有縮孔、疏松、氣孔、偏析縮孔、疏松、氣孔、偏析等，對性能有害。等，對性能有害。（2 2）若空隙分散在枝晶內部稱為）若空隙分散在枝晶內部稱為“疏松疏松”。（1 1） 結晶過程是依靠兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的，結晶過程是依靠兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的，它們是：它們是： 形成核心和晶核長大形成核心和晶核長大（2 2）過冷度是指為過冷度是指為：理論結晶溫度理論結晶溫度 實際結晶溫度實際結晶溫度其表示符號為：其表示符號為： T T（1 1）凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（）凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（ ）No No （1 1） 金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將：a. a. 越高越高b. b. 越低越低c. c. 越接近理論結晶溫度越接近理論結晶溫度1 1、分別在、分別在FCCFC